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变质岩地区隧道超前预报技术应用探究摘要　本文结合贵广铁路变质岩地区长大隧道的超前地质预报，介绍了地质调查法、隧道地震预报(TSP)法、地质雷达法及水平超前探孔等各种预报方法的原理及应用实例，构建了在变质岩地区的超前预报综合预报体系，实践证明该体系是成功的。 关键词　超前预报　变质岩地区　综合预报体系　应用研究 引言 随着我国国民经济和社会的快速发展，铁路、公路交通、水电等基础设施迎来了建设的高峰期，隧道工程施工规模也越来越宏大，面临的地质情况更为复杂。隧道超前地质预报技术因此应运而生，它可以提前准确预测前方的地质情况，为设计与施工单位正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧道涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。 当前隧道超前地质预报技术主要采用物理探测方法和地质钻探方法。物理探测方法可采用的手段主要地震波反射法、地质雷达法等。结合使用各种探测手段在许多工程实际中取得了很好的应用成果，特别是地震波反射波法及地质雷达法在岩溶地区的综合应用，为预防隧道的涌水、突泥做出了较为精确的预测预报。变质岩作为隔水岩层，施工中并不存在大规模的突、涌水施工风险，但断层破碎带的赋水，也是施工中的重、难点问题。笔者结合新建贵广铁路某标段施工实际，重点探讨隧道超前地质预报技术在变质岩地区的应用。 1　工程地质概况 贵阳至广州线GGTJ-3标段地处贵州高原向广西丘陵盆地过渡的斜坡地带，为强烈切割的剥蚀、低山区，地面由西向东呈阶梯状降低，主要山峰、河谷走向与主要地质构造线一致，北东向展布的背斜宽缓形成山岭，向斜狭窄形成河谷，为典型的隔槽式褶皱山区。山剥蚀地貌占据主导地位，在靠近分水岭、构造影响强烈处形成尤如侵蚀地形一般的v型峡谷。出露的地层主要为前震旦系清水江组变质岩，岩性主要为粉砂质板岩、变余砂岩、凝灰质板岩等。工程区青白口系至第四系地层发育残缺不全，且分布极不均匀。沿线地表水系发达，降水丰富，补给充足。全线地下水主要有：裂隙水(主要分布于节理、裂隙发育的基岩中)、孔隙水(松散岩类孔隙水，多为孔隙潜水)等类型。 2　一地质预报技术方法 2.1地质调查法 地质调查法是根据隧道已有勘察设计资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层对比、地层分界线及构造线地表地下相关分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析，推测开挖工作面前方可能揭示地质情况的一种超前地质预报方法。 2.2隧道地震预报(TSP)法 隧道地震预报(TSP)法采用回声测量原理，利用地震波在不均匀地质体中传播产生的反射波特性来预报隧洞掌子面前方及周围临近区域的地质情况。地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面，例如断层、岩石破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，另一部分信号透射入前方介质。反射回来的地震信号被高灵敏度的地震检波器接收。反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比，故能提供一种直接的测量。反射信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向相应的不良地质体的性质和分布紧密相关的。TSP法一般能预报隧道开完前方0～150m范围内及周围临近区域地质状况，包括地层岩性界面、构造破碎带、岩溶发育等不良地质体，确定其位置、规模及大致产状。 2.3地质雷达法 地质雷达(Ground Penetrating Radar)是短距离预报的主要方法之一，它是利用电磁波束的反射来探测掌子面前方地质情况，当其工作时发射天线向地下介质定向发射一定强度的高频短脉冲宽频带电磁波，电磁波遇到不同电性反射界面后振幅和相位发生变化，介质电性差异大小决定了电磁波反射的振幅强弱程度和其相位的正负。岩石破碎程度及其含水量情况是影响其电性常数的主要因素，从而根据测量结果判定掌子面前方的围岩变化情况。 2.4水平超前探孔 超前钻探是利用钻机在隧道掌子面进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法。采用隧道内安放的水平钻机在隧道中线水平方向上钻孔，以推断隧道前方的地质情况。一般可根据钻进速度的变化、钻孔取芯编录、钻孔冲洗液的颜色、流量变化、气味、岩粉、卡钻情况、钻杆震动情况等粗略探明岩性、岩石强度、岩体完整程度及地下水发育情况等。 3　超前地质预报体系 通过实践，我们建立了以地质分析为基础、物探方法为手段，宏观预报(地质调查)、中长距离预报(地震反射波法预报)、重点预报(地质雷达及水平超前探孔)相结合的综合预报体系，如图1所示。 4　工程实例 4.1应用实例(